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针对复杂工业非线性系统建模难度大、精度低等问题，基于多模型插值的变参数线性（ LPV）模型辨识算法，提出双工作点变量条件下的带约束多项式权重函数结构及其参数寻优策略，以有效降低非线性系统辨识的难度并充分保证所建模型的全局稳定性。以高纯度分馏塔这一典型非线性工业过程为研究对象进行LPV模型建模与仿真，获得了较好的输出和阶跃响应曲线拟合结果，验证了LPV模型能够充分反映非线性系统的运行特性以及所提算法的有效性和实用性。